(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写バイアスを印加可能な単数又は複数の転写部材を備え、該転写部材により転写電界形成対象物に転写バイアスを印加して像担持体から被転写体へ画像を転写する直接又は間接転写方式の転写装置を備えた画像形成装置において、
前記被転写体に電圧を印加する電圧印加手段と、前記被転写体の表面電位を測定する電位測定手段と、該電位測定手段で測定した測定電位を計測時間と共に記録する記録手段と、前記各手段を制御する制御手段と、を備え、
前記電位測定手段は、前記被転写体に前記被転写体の幅方向の略全幅に亘って接触している導電体と、該導電体と所定間隔離間して配置された非接触式の表面電位センサと、を有し、前記被転写体の表面電位として前記導電体の電荷量の電位を非接触式の前記表面電位センサで測定するものであり、
前記制御手段は、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、第２の所定時間に達すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、更に所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電位測定手段により前記被転写体の表面電位を測定する時には、前記被転写体の移動を停止させるか、又は、画像形成時の移動速度より低速で移動させていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれかを介して前記被転写体に電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれでもなく、且つ、被転写体に接触して電圧を印加する電圧印加部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧印加手段は、定電圧電源を有し、この定電圧電源との接続がスイッチにより前記電圧印加部材と前記転写部材とのいずれかに切り替え可能となっていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記被転写体は、無端ベルト状の中間転写ベルトであり、この中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラ又はその従動ローラのいずれかが前記導電体となっており、前記表面電位センサは、前記中間転写ベルトの内側に前記駆動ローラ又は従動ローラのいずれかと所定間隔離間して設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記被転写体は、被転写材であり、前記電圧印加手段は、被転写材を搬送する搬送ローラを介して被転写材に電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、
前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、
次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、
更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、
これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
請求項５に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、
先ず、前記電圧印加手段として前記転写部材のうちの１つを用い、この転写部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、
次に、前記電圧印加手段として用いる部材を前記電圧印加部材に変更し、この電圧印加部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を再度測定し、
これらの測定値から転写部材による抵抗変動を加味し、画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、
前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、
次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、
更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、
その測定値に基づいて被転写材の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で前記被転写材に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機など電子写真方式の画像形成装置及びそれを用いた画像形成方法に関し、詳しくは、画像形成装置の転写電界定電圧制御の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、従来から、感光体ドラムや感光体ベルトなどの各色複数の潜像担持体上に現像手段等でトナー像を形成し、そのトナー像を担持することで像担持体となる潜像担持体から搬送ベルト上のコピー用紙などの被転写材に転写部材で転写バイアスを印加して直接転写する直接転写方式のものと、同様にトナー像を担持する各色複数の潜像担持体から１次転写ローラなどの１次転写部材で中間転写ベルトなどの中間転写体に重畳してから２次転写部材で被転写材に一括転写する間接転写方式のものとが知られている。
【０００３】
これらはいずれの方式も、転写電界形成対象物（直接転写方式の搬送ベルトや中間転写方式の中間転写ベルトなどのベルト部材及び被転写材）に、高圧電源に接続されて転写バイアスを印加可能な転写部材（１次転写部材及び２次転写部材を含む、以下同じ。）でトナー像の帯電極性と反対極性又は同極性の転写バイアスを印加して転写電界を形成し、静電引力又は静電斥力の静電気力を利用してトナー像を被転写材や中間転写体など被転写体（トナー像が転写されるもの、以下同じ。）に転写するものである。
【０００４】
このようなベルト部材や転写部材は、一般に半導電性の素材からなり、製造品質のバラツキや画像形成装置が使用される環境下によりその表面の電気抵抗が大きく変動するものである。即ち、それらの電気抵抗は、常温常湿の環境下を基準とすると低温低湿の環境下では大きくなり、高温高湿の環境下では小さくなる。また、一般的に素材の経時劣化により大きくなる。
【０００５】
そのため、転写部材からベルト部材等に印加する転写バイアスを所定の一定電圧に設定して制御する定電圧制御では、以下のような問題が生じる。常温常湿の環境下を基準として転写バイアスの電圧を設定して定電圧制御を行うと、高温高湿の環境下ではベルト部材等の電気抵抗値が大きいため転写バイアスによって付与される電荷が減少し、転写電界が弱すぎて転写効率が悪くなり、低温低湿の環境下では、逆に転写に必要な電荷より多くの電荷が付与されるため、転写ニップの下流域でベルト部材等の余剰電荷で潜像担持体が再び帯電されてしまい、潜像担持体を帯電手段で一様に帯電させて初期化するときに帯電量が不足し、潜像担持体上の静電潜像が消去されずに次回の転写時に転写されてしまうという残像現象や、転写前の潜像担持体上のトナー像が転写ニップ上流側の間隙放電により帯電極性が逆極性にシフトしてしまい転写効率が低下する現象、あるいは、転写した後のトナー像に転写ニップ下流側の間隙放電により帯電極性が逆極性にシフトしてしまいトナー粒子間の静電斥力によりトナー粒子が舞ってトナーチリが生じたり、２次転写時の転写効率が低下する現象などの異常画像が発生する。また低温低湿の環境下を基準として定電圧制御する場合も高温高湿の環境下となった場合に更に転写効率が悪くなるし、高温高湿の環境下を基準とする場合も低温低湿の環境下では更に残像現象などの画像異常が多く発生することとなる。
【０００６】
一方、転写部材でベルト部材に転写バイアスを印加して電荷を供給する際に所定の一定電流に設定して制御する定電流制御では、以下のような問題が生じる。一般に、帯電手段で潜像担持体を初期化するときの帯電バイアスは、現像バイアスより絶対値で大きく設定されており、静電気力で現像するトナー粒子が潜像担持体の表面全体に付着して汚れることがないようになっている。そのため、潜像担持体上における単位面積当たりの電荷量は、トナーが存在する領域の方が、トナーが存在しない領域に比べて絶対値として小さくなっている。すなわち、潜像担持体上に現像されるトナーの印字率（潜像担持体外周面の単位面積当たりのトナー像が付着している面積の割合）によって、転写時に必要となる転写電流の値が異なることとなり、あらゆる画像パターンに対して、定電流制御で高い転写効率を実現することは困難である。
【０００７】
このような従来の定電圧制御や定電流制御の問題を解決するために、特許文献１には、２次転写部材である２次転写ローラを転写時に中間転写ベルトに接触させた状態で２次転写ローラに流れる電圧又は電流を測定し、その測定値に基いて中間転写ベルトの表面電位を判定し、その判定値に基いて転写条件を制御する画像形成装置が開示されている。
また、特許文献２には、転写ニップの上流側で被転写材である転写紙の表面電位を表面電位計で測定し、その測定値に基いて転写バイアスを変更する画像形成装置が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置は、いずれも作像プロセスが稼動している状態、即ち、中間転写ベルトが回転駆動している状態で表面電位の測定や判定を行っており、中間転写ベルトや転写紙が移動している状態で測定される電位は、転写部材である１次転写ローラから直接中間転写ベルトへ付与される電荷のうち、放電によって潜像担持体である感光体（感光体ドラム）へ移動せずに中間転写ベルトに残留した電荷の量によって変動するため、中間転写ベルトの抵抗だけで決定されるものではなく、作像プロセスの速度等によっても異なる測定値が検出されてしまうことがある。また、中間転写ベルトやコピー用紙などの被転写材が移動しているためにノイズ（測定誤差）が大きく、安定した測定結果を得ることが困難であるという問題がある。更に、このような制御を、画像形成動作前に行うとすると、画像形成装置の立ち上がり時間が遅くなるという問題と、中間転写ベルトなど磨耗劣化が促進されて、中間転写ベルトなどの部材の耐久性が低下するという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３５９９８号公報
【特許文献２】特開２００４−６９９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、前記従来の画像形成装置の問題を解決するべく、使用環境の変化や経年劣化によるベルト部材や被転写材などの転写電界形成対象物の電気抵抗値の変動の影響を受けず、安定した転写電界を形成することができ、常に良好な画像品質の画像出力が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転写バイアスを印加可能な単数又は複数の転写部材を備え、該転写部材により転写電界形成対象物に転写バイアスを印加して像担持体から被転写体へ画像を転写する直接又は間接転写方式の転写装置を備えた画像形成装置において、前記被転写体に電圧を印加する電圧印加手段と、前記被転写体の表面電位を測定する電位測定手段と、該電位測定手段で測定した測定電位を計測時間と共に記録する記録手段と、前記各手段を制御する制御手段と、を備え、前記電位測定手段は、前記被転写体に前記被転写体の幅方向の略全幅に亘って接触している導電体と、該導電体と所定間隔離間して配置された非接触式の表面電位センサと、を有し、前記被転写体の表面電位として前記導電体の電荷量の電位を非接触式の前記表面電位センサで測定するものであり、前記制御手段は、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、第２の所定時間に達すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、更に所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、電位測定手段により被転写体の表面電位を測定する時には、被転写体の移動を停止させるか、又は、画像形成時の移動速度より低速で移動させていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれかを介して被転写体に電圧を印加することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれでもなく、且つ、被転写体に接触して電圧を印加する電圧印加部材を備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、定電圧電源を有し、この定電圧電源との接続がスイッチにより電圧印加部材と転写部材とのいずれかに切り替え可能となっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、被転写体は、無端ベルト状の中間転写ベルトであり、この中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラ又はその従動ローラのいずれかが導電体となっており、表面電位センサは、中間転写ベルトの内側に駆動ローラ又は従動ローラのいずれかと所定間隔離間して設置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、被転写体は、被転写材であり、電圧印加手段は、被転写材を搬送する搬送ローラを介して被転写材に電圧を印加することを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、先ず、前記電圧印加手段として前記転写部材のうちの１つを用い、この転写部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、前記電圧印加手段として用いる部材を前記電圧印加部材に変更し、この電圧印加部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を再度測定し、これらの測定値から転写部材による抵抗変動を加味し、画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、その測定値に基づいて被転写材の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で前記被転写材に印加する最適な転写バイアスを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、前記被転写体に電圧を印加する電圧印加手段と、前記被転写体の表面電位を測定する電位測定手段と、該電位測定手段で測定した測定電位を計測時間と共に記録する記録手段と、前記各手段を制御する制御手段と、を備え、前記電位測定手段は、前記被転写体に前記被転写体の幅方向の略全幅に亘って接触している導電体と、該導電体と所定間隔離間して配置された非接触式の表面電位センサと、を有し、前記被転写体の表面電位として前記導電体の電荷量の電位を非接触式の前記表面電位センサで測定するものであり、前記制御手段は、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、第２の所定時間に達すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、更に所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定するので、使用環境の変化や経年劣化による被転写体の電気抵抗値の変動の影響を受けず、安定した転写電界を形成することができる。また、常に良好な画像品質の画像出力が可能である。
また、被転写体の表面電位を時間の関数として把握することができ、そのため、表面電位のカーブや電位上昇速度などを用いて実験データなどと比較することにより被転写体の表面抵抗率を推定することが可能となり、より精度よい最適転写バイアスを選択することができる。
それに加え、表面電位センサをベルト部材や被転写材などの被転写体と近接して配置した場合、トナー汚染や紙粉などによってセンサの測定感度が低下懸念されるが、本構成では、センサ自体は、被転写体に接触していないのでそのような虞がない。また、一般的な表面電位センサでは小さな面積での電位しか測定できず、ベルト部材の抵抗ムラの影響を受け易いが、導電体を被転写体に接触させ、導電体の電位を測定するので、安定した高感度の測定を実現することができる。そのうえ、被転写体に注入される電荷は通常極微量であるため、電流を測定するのは困難であるが、非接触式の表面電位センサとすることで注入した電荷が逃げず、また静電容量に反比例して電位が大きくなるため、静電容量が低いところで測定することにより、高い感度を実現することができる。
更に、通常、表面電位センサでは小さな範囲（面積）の電位しか測定できないため均一でない素材からなる被転写体の局部的な抵抗のばらつきなどの影響を受け易いが、被転写体の幅方向の略全幅に亘って接触させているため被転写体の平均的な表面電位を安定して高精度に測定することができる。
そして、被転写体の電位変化は過渡的に変化し、また、被転写体の材料によっては抵抗の電界依存性が存在するが、これらのことを考慮して印加電圧を変化させつつ被転写体の電位を測定し、電位変化のカーブから表面抵抗を推定するので、推定値の精度を向上させることができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の画像形成装置において、電位測定手段により被転写体の表面電位を測定する時には、被転写体の移動を停止させるか、又は、画像形成時の移動速度より低速で移動させているので、被転写体の振動などの測定誤差の原因をできるだけ排除することができ、そのため、電位測定手段の測定精度、延いては被転写体の表面抵抗率の推定精度を向上させることができ、常に、最適な転写バイアスを決定することができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれかを介して被転写体に電圧を印加するので、別途、電圧印加部材が必要なくなり、部品点数を減らすことができ、また省スペース化を図ることができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、潜像担持体又は転写部材のいずれでもなく、且つ、被転写体に接触して電圧を印加する電圧印加部材を備えているので、つまり、潜像担持体や転写部材とは別個に設けた電圧印加部材から電圧を印加するので、被転写体の表面電位を測定する際に、潜像担持体や転写部材の抵抗の影響を排除することができ、より最適な転写バイアスを決定することができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の画像形成装置において、電圧印加手段は、定電圧電源を有し、この定電圧電源との接続がスイッチにより電圧印加部材と転写部材とのいずれかに切り替え可能となっているので、潜像担持体や転写部材の抵抗の影響を排除して被転写体の表面電位を測定すると共に、潜像担持体や転写部材の抵抗の影響を受けた場合の被転写体の表面電位を測定することもできるので、実際に転写部材で転写バイアスを印加する際の転写部材の抵抗の影響を考慮して精度よく被転写体の表面抵抗率を推定可能となり、更に、画像転写時に転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定することができる。
【００３５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、被転写体は、無端ベルト状の中間転写ベルトであり、この中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラ又はその従動ローラのいずれかが導電体となっており、表面電位センサは、中間転写ベルトの内側に駆動ローラ又は従動ローラのいずれかと所定間隔離間して設置されているので、部品点数を削減できると共に、電位測定対象である中間転写ベルトの振動による測定誤差を極力抑えることができる。また、駆動ローラ又はその従動ローラは、当然中間転写ベルトの幅方向の略全幅に亘って接触しているので、電位測定対象である中間転写ベルトの平均的な表面電位を安定して高精度に測定することができる。
【００３６】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、被転写体は、被転写材であり、電圧印加手段は、被転写材を搬送する搬送ローラを介して被転写材に電圧を印加するので、被転写材の環境変動による表面抵抗率の変動を推定することができ、使用環境の変化の影響を受けず、安定した転写電界を形成して、常に良好な画像品質の画像出力が可能である。
【００３８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記電圧印加手段から前記被転写体へ電圧を印加し、更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、これらの測定値の電位変化のカーブから被転写体の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定するので、高温高湿や低温低湿の環境下におかれ、中間転写ベルトや被転写材などの被転写体の抵抗値が大きく変動したような場合であっても最適な転写バイアスを選択して転写できるので、環境変動に強いロバスト制御を実現することができ、常に良好な画像品質の画像形成が可能となるだけでなく、転写電界形成対象物である被転写体が電界依存性を有する場合であっても、精度よく表面抵抗率を推定することができ、適切な転写バイアスを選択して良好な画像品質の画像形成が可能となる。
【００３９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項５に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、先ず、前記電圧印加手段として前記転写部材のうちの１つを用い、この転写部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、前記電圧印加手段として用いる部材を前記電圧印加部材に変更し、この電圧印加部材から前記被転写体へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を再度測定し、これらの測定値から転写部材による抵抗変動を加味し、画像転写時に前記転写部材で転写電界形成対象物に印加する最適な転写バイアスを決定するので、つまり、１次転写ローラなどの転写部材の抵抗の環境変動が被転写体の電位測定に影響する場合を考慮した精度のよい最適転写バイアスを決定して印加できるので、更に、画像品質のよい転写画像を形成することができる。
【００４０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項７に記載の画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、所定時間経過すると前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、次に、所定時間経過すると前記電圧印加手段の印加電圧を変更し、再度、前記搬送ローラから前記被転写材へ電圧を印加し、更に、所定時間経過後に前記表面電位センサにより前記導電体の電荷量の電位を測定し、その測定値に基づいて被転写材の表面抵抗率を推定し、この表面抵抗率に基づいて画像転写時に前記転写部材で前記被転写材に印加する最適な転写バイアスを決定するので、被転写材の環境変動による表面抵抗率の変動を精度よく推定でき、環境変動に強いロバスト制御を実現することができる。そのため、常に良好な画像品質の画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００４２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。図中の符号１は、４連タンデム型の間接転写方式のプリンタの画像形成部であり、この画像形成部１は、主に、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色のトナーに対応した感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを有した４つの作像ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と、この作像ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの外周面に形成されたトナー像を被転写材に転写する間接転写方式の転写装置Ｂと、から構成されている。
【００４３】
図示した画像形成部１の他、このプリンタには、パソコンなどから入力された画像情報を基にレーザ光を照射しながら走査し、作像ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの外周面を選択的に露光させて静電潜像を形成する露光装置（ＬＳＵ）が備えられている。また、コピー用紙、樹脂シート（ＯＨＰシートなど）などの所定の大きさの被転写材を収容・ストックする供給トレイ、このストックされた被転写材を１枚づつ搬送路に送り出す供給ローラ、エラストマーからなり重送された被転写材を１枚づつ分離するフリクションパッド、２次転写ニップへ被転写材を搬送するタイミングを調整するレジストローラ対などが備えられ、転写装置Ｂに被転写材を供給する被転写材供給部と、定着ローラと加圧ローラなどが備えられ、この定着ローラと加圧ローラとで搬送されてきた被転写材に熱と圧力を加えて担持されているトナー像を被転写材に定着する定着部なども備えられている。
【００４４】
作像ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、被転写材の搬送方向（図中の矢印で示す方向）上流からイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの順に並んだ、いわゆるタンデム型のものである。作像ユニットＡ１を例に挙げて構成を説明すると、作像ユニットＡ１は、潜像担持体かつ像担持体である図の矢印方向に回転駆動するローラ形状の感光体ドラム１ａ（１ｂ，１ｃ，１ｄ）を中心に、その廻りに感光体ドラム１ａの外周面に帯電バイアスを印加し、一様に帯電させて前回の静電潜像を消去して初期化する非接触型の帯電ローラ３ａ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）と、感光体ドラム１ａ上に露光装置によって形成された静電潜像に現像バイアスを印加してイエロー色のトナーを付着させ、イエロー単一色のトナー像に現像する現像器４ａ（４ｂ，４ｃ，４ｄ）などが配設されている。
【００４５】
この転写装置Ｂは、主に、無端状ベルトからなる中間転写ベルト６と、各感光体ドラム上の単一色のトナー像を１次転写バイアスを印加して、この中間転写ベルト６上に転写する１次転写手段Ｂ１と、１次転写手段Ｂ１で中間転写ベルト６上に重畳されて形成されたカラートナー像を２次転写バイアスを印加して被転写材に転写する２次転写手段Ｂ２と、から構成されている。そして、この中間転写ベルト６は、図示しない駆動手段に接続された駆動ローラ２０と、その従動ローラ２１と、後述の対向ローラ２２とに張架され、この駆動ローラ２０で図の矢印方向に回転駆動されるように構成されている。
【００４６】
１次転写手段Ｂ１には、接触式の転写バイアス印加手段である１次転写部材として４つの１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが備えられており、この１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、それぞれ中間転写ベルト６を挟んで各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと対向する位置に設けられ、図示しない接離機構により中間転写ベルト６を内側から各感光体ドラムに押圧して１次転写ニップを形成する。また、この１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、それぞれ定電圧電源である電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに導電材で電気的に接続され、且つ、接地（アース）されており、中間転写ベルト６の内周面（裏面）から１次転写バイアスを印加して、１次転写ニップにおいて各感光体ドラム上のトナー像と逆極性の転写電界を形成し、該トナー像を静電引力で各感光体ドラム上から中間転写ベルト６の外周面（表面）に転写するよう構成されている。
【００４７】
２次転写手段Ｂ２には、図示しない駆動手段に接続され、駆動ローラとしての機能も有する２次転写ローラ７と、この２次転写ローラ７とその従動ローラ８とに張架された無端状ベルトからなる搬送ベルトとしての機能も有する２次転写ベルト９が備えられている。この２次転写ベルト９は、図に示すように、２次転写ローラ７と、その対向ローラ２２との間で中間転写ベルト６と接触し、２次転写ニップを形成している。また、対向ローラ２２には、定電圧電源である電源１５が導電材で電気的に接続され、且つ、接地（アース）されている。このため、２次転写手段Ｂ２は、転写部材でもある対向ローラ２２で２次転写バイアスを印加して、２次転写ニップに中間転写ベルト６上のカラートナー像と同極性の転写電界を形成し、静電斥力を発生させ、中間転写ベルト６上から被転写材にカラートナー像を転写できるようになっている。なお、対向ローラ２２ではなく、２次転写ローラ７から転写バイアスを印加するように構成しても構わない、その場合、カラートナー像と反対極性の転写電界を形成できるように構成する。
【００４８】
更に、転写装置Ｂには、１次転写ローラ５ｃと５ｄとの間に電位測定手段が備えられ、この電位測定手段には、導電性ブラシ１１と、その導電性ブラシ１１と導電材で接続された矩形平板状の金属板１２と、この金属板１２と所定間隔離間して配置され、中間転写ベルト６の表面電位を測定する非接触式の表面電位センサ１３とが設けられている。また、本実施の形態に係る画像形成装置には、特に図示しないが、電圧印加手段である電源１０ｃで印加を開始してからの経過時間をカウントするタイマーと、表面電位センサ１３で測定した測定値を前記タイマーでカウントした時間と共に記録可能な記録手段と、それらを制御する制御手段とが別途備えられている。そして、この制御手段では、前記記録手段に時間と共に記録した測定値を時間の関数として把握可能、又は、測定値を中間転写ベルト６の表面電位の上昇速度として把握可能となっている。
【００４９】
図２は、導電性ブラシの概略構成を示す構成説明図である。図２に示すように、導電性ブラシ１１は、略矩形平板状のアルミニウム板１１ａを基体とし、このアルミニウム板１１ａにカーボンブラックを含有するナイロン樹脂からなる導電繊維１１ｂが植毛されたものであり、この導電繊維１１ｂの突端が中間転写ベルト６の内周面に、幅方向（ベルトの回転移動方向と直交する方向）の略全幅に亘って接触するよう配設されている。また、導電性ブラシ１１は、アルミニウム板１１ａが導電材である導線で金属板１２（図１参照）に接続されている。
【００５０】
この導電繊維１１ｂの材料はナイロン樹脂に限らず、その他の樹脂繊維や金属繊維でもよく、また、導電性ブラシ１１は、ブラシに限らず、導電性を有するものであれば、カーボンブラックを分散したウレタンなどのスポンジ材料を使うことも可能である。導電性ブラシや導電性スポンジによって中間転写ベルトが摩耗する恐れがある場合は、画像形成動作時に導電性ブラシや導電性スポンジを中間転写ベルト６から離間するのが望ましい。
【００５１】
次に、画像形成装置の主要部である画像形成部１の画像形成動作について説明する（図１参照）。
カラー画像を形成する場合で説明すると、画像形成部１において画像形成動作が開始されると、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが図の矢印方向に回転駆動され、このとき各帯電ローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって各感光体ドラムの外周面が所定の極性に一様に帯電される。次いで、その帯電面に、露光装置から所定の各色に色分解された画像情報に基づくレーザ光が照射され、これによって各感光体ドラムの外周面上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、各現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって単色のトナー像として現像（可視像化）され、各色のトナー像はそれぞれ対応する１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによって１次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト６上に順次重ねて転写されてゆき、カラートナー像が形成される。そして、２次転写ニップにおいて、被転写材供給部から供給される被転写材に対向ローラ２２で２次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト６上のカラートナー像と同極性の転写電界を形成し、静電斥力を発生させ、中間転写ベルト６上から被転写材にカラートナー像を転写する。なお、単色の画像を形成する場合には、ブラックの感光体ドラム１ｄなど所定の単色用の感光体ドラムのみで前記動作が行われる。
【００５２】
次に、画像形成装置において最適な転写バイアスの電圧を決定するまでのプロセスについて説明する。図３は、画像形成装置の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。図３に示すように、画像形成装置に電源が投入されると、最初にタイマーを作動させて時間をカウントし始める。次に、画像形成動作に入る前、即ち、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、中間転写ベルト６が停止している状態で、予め設定された所定の電圧（例えば１０００Ｖと０Ｖ）が定電圧電源である電源１０ｃ，１０ｄから１次転写ローラ５ｃ，５ｄに各々印加されて、同時に、電圧印加手段でもある１次転写ローラ５ｃ，５ｄで、ベルト部材である中間転写ベルト６に電圧が印加される。タイマーでカウントする計測時間が事前に定められた設定時間（本実施の形態では１．０秒）に達すると、中間転写ベルト６の表面電位が、導電性ブラシ１１と金属板１２を介して表面電位センサ１３で測定され、測定されたこの表面電位の測定値は記録手段に記録される。次に、この測定値からＣＰＵなどの制御手段により転写効率や転写後の画像品質が良好となるように転写時に印加する最適な転写バイアスの電圧（以下、最適転写バイアスという。）を算出して決定する。そして、その後、画像形成動作やその他の制御動作に入る。
なお、中間転写ベルト６を停止させた状態で電位の測定を行う場合で説明したが、中間転写ベルト６を画像形成時の移動速度より低速で移動させている状態で計測することも可能である。しかし、その場合は、計測誤差が大きくなるため、停止させた状態で計測することが望ましい。
【００５３】
図４は、異なる３種類の体積抵抗率を示す中間転写ベルトの表面電位を測定し、その測定電位の時系列変化を表したグラフである。このグラフは、実験機等で１次転写ローラ５ｃで印加する転写バイアスの電圧を１０００Ｖに、１次転写ローラ５ｄを０Ｖに設定して、体積抵抗率が違った３種類の値を示す各中間転写ベルトの表面の電位を表面電位センサ１３で所定時間毎に測定して、横軸を時間、縦軸を測定電位としてプロットしたものである。なお、各中間転写ベルトの体積抵抗率は、JIS K 6911法に基づき、ハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型（三菱化学）を用いて印加電圧１００Ｖで測定したものである。図４に示すように、これらの３つの中間転写ベルトの体積抵抗率の差は極僅か（１桁未満）であるが、各中間転写ベルトの表面電位の上昇速度やその飽和値（飽和電位）には、顕著な相違が見られ、測定される電位の上昇速度や飽和値は体積抵抗率が低いほど大きくなっている。これらの事実から、電位の上昇速度や飽和値、あるいは１次転写ローラ５ｃ，５ｄに電圧を印加してから一定時間経過後の中間転写ベルト６の電位を測定することによって、中間転写ベルト６の表面抵抗率が予測可能であることが推察される。要するに、試作機などで中間転写ベルトの測定電位若しくは表面抵抗率と転写時の最適転写バイアスとの関係を事前に調査しておき、これらの関係と、測定された中間転写ベルトの電位に基いて、画像形成を行う際の最適転写バイアスを決定することで、中間転写ベルトの抵抗変動にロバストな画像形成装置を実現することができる。
【００５４】
図５の（Ａ）は、最適転写バイアスと中間転写ベルトの表面抵抗率との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、最適転写バイアスと中間転写ベルトの測定電位との関係を示すグラフである。このグラフは、前記の事前調査をまとめて中間転写ベルトの表面抵抗率及び測定電位と最適転写バイアスとの一般的な関係を示したものであり、このグラフから分かるように、概ね中間転写ベルトの表面抵抗率と最適転写バイアスとは正比例、中間転写ベルトの測定電位と最適転写バイアスとは反比例のそれぞれ線形関係にある。
【００５５】
なお、図４に示すように、１次転写ローラで電圧を印加後、中間転写ベルトの電位が概ね飽和するのに要する時間は、１０の１０乗Ω・ｃｍ前後の体積抵抗率で数十秒必要であるが、飽和に至る過程においても顕著な差が現れていることから、本実施の形態（符号は図１参照）では、１次転写ローラ５ｃに電圧を印加してから１．０秒後に測定される中間転写ベルト６の電位を記録手段に記録し、これに基き、転写バイアスを決定することによって、画像形成装置に電源を投入してから、画像形成動作へ入るまでの時間を短縮している。つまり、中間転写ベルト６の電位を測定するタイミングが早いほど、画像形成動作へ移る時間を短縮できる。しかし、あまり時間が短いと電位の上昇速度が大きいために、測定誤差が大きくなることから、中間転写ベルト６の表面電位を測定するタイミングは、使用する中間転写ベルト６の抵抗や環境による変動幅に応じて適宜設定するとよい。
【００５６】
また、測定する回数は一度に限らず、複数回測定することも可能であり、記録手段に記録された電位上昇速度や電位上昇カーブから、中間転写ベルトの表面抵抗を予測する方法を採用することによって、予測精度を上げることが可能となる。
【００５７】
図６の（Ａ）は、印加電圧及び中間転写ベルトの測定電位と経過時間の関係を示すグラフ、（Ｂ）は、中間転写ベルトの測定電位と印加電圧との関係を示すグラフである。これらのグラフから分かるように、印加する電圧を変化させた場合は中間転写ベルトに残存する電荷の影響で、電位上昇カーブに履歴が現れる。よって、このような印加電圧と中間転写ベルトの測定電位の曲線の形状から中間転写ベルトの表面抵抗率を推測することも可能である。特に中間転写ベルトがカーボン分散などの電子伝導性材料の場合は、抵抗の電界依存性が大きいので、印加電圧を変化させて中間転写ベルトの電位を測定し、これらの測定値を記録手段によりタイマーで計測した時間と共に記録し、制御手段で測定電位を時間の関数として把握して、予め実験等で求めたデータと比較することにより最適転写バイアスを決定する方が望ましい。
【００５８】
次に、最適転写バイアスを決定するプロセスの別例について説明する。図７は、所定の経過時間毎に転写部材で印加する電圧を変化させる場合の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。図３で示した、フローチャートとの相違点を述べると、図７に示すように、タイマーで計測している計測時間が所定時間（設定時間２）を経過すると中間転写ベルト６の電位を測定するために印加する電圧、即ち、１次転写ローラ１０ｃから印加する電圧を変更する点である。このようにして最適転写バイアスを決定することにより、中間転写ベルト６の電位変化は過渡的に変化し、また、中間転写ベルト６の材料によっては抵抗の電界依存性が存在するが、これらのことを考慮して印加電圧を変化させつつベルト部材の電位を測定し、記録手段に記録した電位変化のカーブから表面抵抗を予測するので、予測精度を向上することができる。つまり、中間転写ベルトがカーボン分散などの電子伝導性材料の場合でもより精度よく最適転写バイアスを決定することができる。
なお、図中ではタイマーを２つ設ける場合を示したが、１つでもよいことは云うまでもない。
【００５９】
ところで、中間転写ベルトの表面抵抗の予測方法としては、例えば１次転写ローラ５ｃと５ｄ間に流れる電流から算出する方法も考えられるが、通常の電子写真方式の画像形成装置では、このような１次転写ローラ間に流れる電流の量は１μＡ前後であり、精度の高い電流計が必要になることや、誤差が大きくなるといったデメリットがある。よって、本実施の形態に係る画像形成装置では、非接触の表面電位センサ１３（図１参照）による電位測定を採用している。非接触式の表面電位センサで電位を測定する場合は、中間転写ベルトに存在する電荷が逃げることもなく、また、測定部周辺の静電容量を小さくすることによって、極僅かな電荷量でも大きな電位として測定できる点で優れているからである。
【００６０】
また、表面電位センサ１３の配置方法としては、単純に中間転写ベルト６の表面や裏面の近傍に配置させる方法も考えられるが、このような配置の場合は中間転写ベルト６を表面電位センサ１３で測定できる範囲が小さくなり、且つ表面抵抗のばらつきの影響を受け易いことやトナー汚染によるセンサ感度が低下することから、前述のように、本実施の形態では、導電性ブラシ１１を中間転写ベルト６の幅方向に対して、略全面に亘って当接するように配置し、導線を介して金属板１２に繋いで、金属板１２の電位を表面電位センサ１３で測定している。こうすることによって、中間転写ベルト６の平均電位を確実に測定することができる。なお、本実施の形態に係る画像形成装置において、高温高湿の環境下、常温常湿の環境下、低温低湿の環境下で画像出力を行った結果、これらの異なった温湿度環境にかかわらず、高い転写効率と良好な最終画像が得られることが確認された。
【００６１】
以上のように、本実施の形態について説明したが、中間転写ベルト６への電圧印加手段として１次転写ローラ５ｃ，５ｄを用いたが、電圧印加手段はこれに限るものではなく、別の１次転写ローラ５ａ，５ｂでも構わない。また、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄや、これらとは別に設けられる部材から電圧を印加してもよい。また、中間転写ベルト６の電位を測定する位置は、１次転写ローラ５ｃと１次転写ローラ５ｄの間に限らず、その他のステーション間や１次転写ローラ５ａの上流、１次転写ローラ５ｄの下流や、対向ローラ２２の周辺でもよい。このような場合でも、前記の効果を奏することは明らかである。
【００６２】
［実施の形態２］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。図中、図１の画像形成装置と同じ構成は同一符号を用いて示している。図１で示した第１の実施の形態に係る画像形成装置との相違点は、図１の画像形成装置の構成に加えて、導電性ブラシ１６，１７が中間転写ベルト６への電圧印加部材として配設され、また、導電性ブラシ１６と１次転写ローラ５ｃ、導電性ブラシ１７と１次転写ローラ５ｄへのバイアスを切り換えるためのスイッチ１８，１９が配設されている点である。図８に示すように、第２の実施の形態に係る画像形成装置は、導電性ブラシ１６が１次転写ローラ５ｃの中間転写ベルト６の回転方向上流側に配置され、そのブラシ（導電繊維）の先端が中間転写ベルト６の内周面（裏面）に接触するように設けられている。また、導電性ブラシ１７も同様に１次転写ローラ５ｄの上流側に配設されている。この導電性ブラシ１６，１７は、図２で示した、導電性ブラシ１１と略同様な構成であり、略矩形平板状のアルミニウム板を基体とし、このアルニミウム板にカーボンブラックを含有するナイロン樹脂からなる導電繊維が植毛されたものである。そして、スイッチ１８は、電源１０ｃとの接続を１次転写ローラ５ｃと導電ブラシ１６のいずれかに選択可能に構成され、スイッチ１９も同様に電源１０ｄとの接続を１次転写ローラ５ｄと導電ブラシ１７のいずれかに切り替え可能となっている。
【００６３】
次に、第２の実施の形態に係る画像形成装置において最適な転写バイアスの電圧を決定するまでのプロセスについて説明する。なお、画像形成動作については、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同じであるので説明を省略する。図９は、第２の実施の形態に係る画像形成装置の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。図９に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置に電源が投入されると、画像形成動作に入る前、即ち、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、中間転写ベルト６が停止している状態で、導電性ブラシ１６，１７に定電圧電源である電源１０ｃ，１０ｄからそれぞれ異なる電圧（例えば１０００Ｖと０Ｖ）が印加される。そして、タイマーによる計測時間が所定時間（設定時間１）になると表面電位センサ１３により中間転写ベルト６の表面電位を測定し、その測定値に基いて、予め記録されている電位と表面抵抗値との関係から画像形成装置の制御手段により中間転写ベルト６の表面抵抗値が算出され、記録手段に記録される。続いてスイッチ１８，１９を切り替えて、電源１０ｃを１次転写ローラ５ｃに、電源１０ｄを１次転写ローラ５ｄに接続する。次に、同様に電源１０ｃ，１０ｄから電圧を１次転写ローラ５ｃと１次転写ローラ５ｄ間に印加し、更に、所定時間経過すると（タイマーによる計測時間が設定時間３になると）、再度中間転写ベルト６の電位を表面電位センサ１３で測定する。こうして、１次転写ローラ５ｃの抵抗の影響を受けた中間転写ベルト６の電位、あるいは電位の時間変化を測定し記録する。他方、事前に様々な抵抗を有する中間転写ベルトと１次転写ローラとを組み合わせ、その際の最適転写バイアスと中間転写ベルトの電位の関係を調査して記録手段に記録しておけば、１次転写ローラ５ｃの抵抗の影響を受けた中間転写ベルト６の電位と、予め調査して記録しておいた最適転写バイアスと中間転写ベルトの電位の関係、又は最適転写バイアスと中間転写ベルトの表面抵抗の予測値との関係から、環境変動による中間転写ベルトや１次転写ローラの抵抗変動を考慮した最適転写バイアスの決定が可能となる。このように、本実施の形態に係る画像形成装置によれば、１次転写ローラの抵抗の環境変動が中間転写ベルトの電位測定に影響する場合を考慮した精度のよい最適転写バイアスを決定して印加できるので、画像品質のよい転写画像を形成することができる。
【００６４】
［実施の形態３］
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。図中、図１の画像形成装置と同じ構成は同一符号を用いて示している。図１で示した第１の実施の形態に係る画像形成装置との相違点は、図１０に示すように、導電性ブラシ１１と金属板１２（図１参照）が省略され、その代わりに導電体である駆動ローラ２０の近傍に非接触型の表面電位センサ１３が設置されている点である。表面電位センサ１３は、第１の実施の形態と同じものであり、駆動ローラ２０は、金属からなる導電体であり、当然、中間転写ベルト６の幅方向の全幅に亘って接触しているので、中間転写ベルト６の平均電位を表面電位センサ１３で測定することができる。そのため、図１で示した第１の実施の形態に係る画像形成装置と比べて、構成上導電性ブラシ１１と金属板１２を省略することができ、コストダウンを図ることができる。この駆動ローラ２０は、画像形成動作中は、スイッチ（図示せず）などを介して接地（アース）され、中間転写ベルト６の電位を測定している間のみ、電気的にフロート状態となるよう構成されている。
なお、画像形成動作、及び最適転写バイアス決定プロセス等は、第１の実施の形態と略同様なため説明を省略する。
【００６５】
［実施の形態４］
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。図中、図１の画像形成装置と同じ構成は同一符号を用いて示している。図１で示した第１の実施の形態に係る画像形成装置との相違点は、電圧印加手段が１次転写部材ではなく、被転写材供給部から２次転写ニップまでの被転写材の搬送経路に設けられた複数の搬送ローラ対のうちの１つとなっており、電位測定手段で測定する対象が中間転写ベルトではなく被転写材となっている点である。
図１１に示す符号Ｃが第１の実施の形態で説明した被転写材供給部であり、３０が給紙トレイ、３１が給紙ローラ、３２，３３が搬送ローラ対、３４がレジストローラ対である。
この被転写材供給部Ｃは、給紙トレイ３０に被転写材として所定の大きさ（例えば、Ａ４版）のコピー用紙が収容されており、このコピー用紙を給紙ローラ３１により１枚づつ給紙トレイ３０から一点鎖線で示す搬送路へ送り出し、この搬送路に所定間隔毎に設けられた複数（図示の場合は、２つ）の搬送ローラ対３２，３３で中継してレジストローラ対３４まで搬送し、このレジストローラ対３４により２次転写ニップに搬送するタイミングを調節するよう構成されている。
【００６６】
そして、給紙トレイ３０側に設けられた搬送ローラ対３２の一方のローラ３２ａには、定電圧電源である電源３５が電気的に接続され、このローラ３２ａと電源３５とが電圧印加手段となっている。また、もう一方の搬送ローラ対３３の一方のローラ３３ａには、前述の電位測定手段と同様の電位測定手段が設けられている。
この電位測定手段は、ローラ３３ａに導電材で接続された矩形平板状の金属板１２と、この金属板１２と所定間隔離間して配置されている非接触式の表面電位センサ１３とから構成され、搬送ローラ対３２，３３の両方にコピー用紙が接触している状態で、ローラ３２ａを介して電源３５から印加した電圧をコピー用紙、ローラ３３ａ、金属板１２を経由して表面電位センサ１３でその電位を測定する仕組みとなっている。
【００６７】
図１２は、実施の形態４に係る画像形成装置の搬送ローラ対の一例を示す斜視図である。搬送ローラ対３２，３３は、本実施の形態では、いずれも図１２に示すように、導電性のよいローラと、そうでないローラの２つの対向するローラからなり、対向するこれらのローラは、それぞれ、１つの軸心と３つのローラ基体から構成されている。この導電性のよいローラ３２ａ（３３ａ）（以下、導電性ローラという。）のローラ基体は、導電性カーボンブラックを含有する導電ゴムからなることが好ましく、少なくとも、コピー用紙と接触する外周表面は導電ゴムから構成されている必要がある。この導電ゴムの抵抗は、搬送するコピー用紙の抵抗よりも十分低い必要があるため体積抵抗率で１０の６乗Ωｃｍ以下に設定されていることが望ましい。他の搬送ローラ３２ｂ（３３ｂ）については、特に導電性がよい必要はなく、ローラの基体は、導電性、絶縁性のいずれの材料から構成してもよい。しかし、搬送ローラ３２ｂのローラ表面の電気抵抗がコピー用紙に比べて低いと、電源３５により導電性ローラ３２ａからコピー用紙に注入された電荷が搬送ローラ３２ｂを介して逃げてしまうため、少なくとも、搬送ローラ３２ｂの表面は、コピー用紙に比べて十分に電気抵抗が高く、具体的には、体積抵抗率で１０の１４乗Ωｃｍ以上に設定されることが望ましい。同様に、搬送ローラ３３ｂのローラ表面が導電性を有すると、導電性ローラ３３ａで測定する電位の値に影響するため、搬送ローラ３３ｂも体積抵抗率で１０の１４乗Ωｃｍ以上の高抵抗材料か、絶縁材料を使う方が好ましい。
【００６８】
図１３は、図１１の画像形成装置のレジストローラ対の一例を示す斜視図である。このレジストローラ対３４は、搬送ローラ対３２，３３と同様に、導電性のよいローラと、そうでないローラの２つの対向するローラから構成されているが、レジストローラ対３４は、搬送ローラ対３２，３３と相違し、１つの軸心と搬送するコピー用紙の幅よりも少し広い幅を有した１つのローラ基体とから構成されている。このレジストローラ対３４の一方のローラ３４ａは、導電材を介して接地されており、前記電圧印加手段から印加した電圧によりコピー用紙に注入された電荷を速やかに大地に逃がす機能を有している。このため、本実施の形態に係るローラ３４ａには、ステンレス製の金属ローラが採用されている。ローラ３４ａを必ずしも金属にする必要はないが、コピー用紙に注入された電荷を速やかに大地に逃がす必要があるので、ゴムや樹脂材料を使う場合は、体積抵抗率で１０の６乗Ωｃｍ以下の材料を使用する。他方のローラ３４ｂに関しては、特に、導電性でも絶縁性でも構わないが、コピー用紙のグリップ性を考慮すると、その表面がゴムなどのある程度の弾力性を有した樹脂材料で覆われていることが望ましい。
【００６９】
次に、第４の実施の形態に係る画像形成装置において最適な転写バイアスの電圧を決定するまでのプロセスについて説明する。図１４は、図１１の画像形成装置において最適な転写バイアスの電圧を決定するまでのプロセスを示すフローチャートである。図１４に示すように、スキャナデータやプリントデータがこの画像形成装置に入力されると、給紙ローラ３１、搬送ローラ対３２，３３が回転を開始し、給紙トレイ３０上のコピー用紙が給紙ローラ３１により１枚づつ送り出され、搬送ローラ３２，３３を経由してレジストローラ対３４に突き当たって停止する。コピー用紙がレジストローラ３４に到達すると、給紙ローラ３１と搬送ローラ３２，３３の回転が停止され、タイマーが作動する。次に、予め設定された電圧（例えば１００Ｖ）を電源３５から導電ローラ３２ａを介して印加すると同時に、タイマーで時間をカウントし始める。ここで、導電ローラ３３ａは接地されているので、導電ローラ３２ａからコピー用紙へ注入された電荷が導電ローラ３３ａへ移動するためにコピー用紙の電位が上昇し、その結果導電ローラ３３ａの電位も上昇する。電源３５により電圧を印加してからの計測時間が事前に定められた所定時間（例えば、設定時間４＝１．０秒）に達すると、コピー用紙の電位が金属板１２を介して表面電位センサ１３により測定され、このコピー用紙の表面電位の測定値が記録手段に記録される。例えば、予め実験等の事前調査により前記所定時間（設定時間４）の電位を様々な表面抵抗値を有するコピー用紙で測定してデータベース化しておけば、この測定値からコピー用紙の表面抵抗値を逆に推定することができる。そして、この表面抵抗値から２次転写時に対向ローラ２２（図１１参照）から印加すべき２次転写バイアスの最適値を算出して決定する。その後、画像形成動作やその他の制御動作に入る。
なお、被転写材を停止させた状態で電位の測定を行う場合を説明したが、画像形成時の搬送速度（移動速度）より低速で搬送させている状態で計測することも可能である。しかし、その場合は、計測誤差が大きくなるため、停止させた状態で計測することが望ましい。
【００７０】
図１５の（Ａ）は、最適転写バイアスと被転写材の表面抵抗率との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、最適転写バイアスと被転写材の測定電位との関係を示すグラフである。このグラフは、前記の事前調査をまとめたものであり、被転写材の表面抵抗率及び測定電位と最適転写バイアスとの一般的な関係を示したものである。このグラフから分かるように、概ね被転写材の表面抵抗率と最適転写バイアスとは正比例、被転写材の測定電位と最適転写バイアスとは反比例のそれぞれ線形関係にある。また、被転写材の電位の上昇速度は表面抵抗率に依存しており、表面抵抗率が低いほど速いことが分かる。すなわち、電位の上昇速度や、電圧を印加してから一定時間後の被転写材の電位を測定することによって、被転写材の表面抵抗率が予測可能であることが推認される。この関係と、測定された被転写材の電位、若しくは、表面抵抗率に基づいて、画像形成を行う際の転写バイアスを決定することで、被転写材の種類や環境変化に伴う抵抗変動に対してロバストな画像形成装置を実現することができる。
【００７１】
図１６は、３種類の被転写材の電位の時間推移を表すグラフである。このグラフは、前記電位測定手段で表面抵抗率が異なる３種類の被転写材の表面電位をJIS K 6911に基づき時間経過と共に測定してプロットしたものである。このグラフから分かるように、３種類の被転写材は、いずれも導電ローラ３２ａから電圧を印加してから被転写材の電位が飽和するのに要する時間が、測定した１０の１1乗Ω前後の表面抵抗率では数秒必要となっているが、飽和に至る過程においては、それぞれ顕著な差が現れている。この表面抵抗率が高いと表面電位が飽和に至るまでの時間が掛かるという関係を利用すれば、前記電位測定手段で所定時間経過後の被転写材の電位を測定するだけで、その測定電位から被転写材の表面抵抗率を推定することができる。また、表面抵抗率が推定できれば図１５の（Ａ）のグラフに示したように、表面抵抗率と最適転写バイアスの関係は正比例の線形関係にあるので、予め様々な表面抵抗率の被転写材の最適転写バイアスを実験してデータベース化しておけば、即ち、グラフの傾斜を求めておけば、表面抵抗率から最適転写バイアスを決定することができる。例えば、本実施の形態４では、電圧を印加してから１．０秒後に被転写材の電位を測定して記録手段に記録し、これに基づき、制御手段で転写バイアスを決定している。このようにすると所定経過時間後に１度電位を測定するだけで最適転写バイアスを決定することができるので、画像データが入力されてから画像形成動作へ入るまでの時間を短縮することができる。当然のことながら、測定する回数を複数回にすることも可能であり、測定する回数を複数回にすることで記録手段に記録された電位上昇速度や電位上昇カーブが判別できるようになるので、その関係から表面抵抗率を推定することも可能となり、そうすることで被転写材の表面抵抗率の推定精度が向上する。しかし、前記の画像形成動作へ入るまでの時間が多少犠牲になる。
【００７２】
ところで、被転写材の表面抵抗率の推定方法として、例えば、導電ローラ３２ａに電圧を印加した際に、導電ローラ３２ａと金属ローラ３４ａとの間に流れる電流を測定し、その電流値から算出する方法も考えられるが、実際に流れる電流の値は、例えば、被転写材の表面抵抗率を１０の１１乗Ωとし，導電ローラ３２ａと金属ローラ３４ａとの距離を１０ｃｍ、ローラの幅を１０ｃｍ、導電ローラ３２ａに印加する電圧を１００Ｖと仮定すると、Ｉ＝Ｖ／Ｒ＝１００／（１Ｅ９×０．１／０．１）＝１Ｅ−７＝０．１μＡとなり、微小電流を測定可能な精度の高い電流計が必要になることが分かる。このような微弱電流の測定は、ノイズの影響を顕著に受けるために、測定誤差が大きくなることは容易に予想できる。これに対し、本実施の形態４に係る画像形成装置では、非接触の表面電位センサ１３による電位測定を採用し、被転写材の表面抵抗差に基づく極僅かな電荷量の差を大きな電気信号として捕らえることを可能にしている。特に、測定部周辺に部材の材料として樹脂を用いるように配慮し、静電容量を小さくする（電気的にフロートにする）ことによって測定感度を向上することができる。電位測定手段は必ずしも、非接触の表面電位センサに限られるものではなく、接触式の表面電位センサや、高電圧プローブを使うことも可能である。しかし、接触式を使う場合は、センサやプローブの入力インピーダンスが十分高くないと、被転写材の内部を流れる電荷量に対してセンサやプローブへ流れ込む電荷量が多くなり、センサやプローブの入力インピーダンスが測定値に影響を与える可能性がある。被転写材として厚さが１００μｍで体積抵抗率が１０の１１乗ΩｃｍのＡ４紙を想定すると、紙の長手方向両端における抵抗は、１Ｅ９×０．２９３／１００Ｅ−６／０．２１＝１．４Ｅ１３Ωとなるので、接触式のセンサやプローブを使用する場合は、これより２桁程度抵抗の高い１０の１５乗Ω以上の入力インピーダンスを有するものを使うことが望ましい。
【００７３】
また、表面電位センサ１３の配置方法としては、単純に紙の表面や裏面の近傍に配置させる方法も考えられるが、このような配置の場合はジャムが発生する可能性があり、また表面電位センサ１３で測定できる範囲が小さくなり、且つ、抵抗のばらつきの影響を受け易いことや紙粉汚染によるセンサ１３の感度の低下があるため、本実施の形態４では、前述したように、導電ローラ３３ａと金属板１２とを導線で繋ぎ、金属板１２の表面電位を表面電位センサ１３で測定する構成をとっている。
【００７４】
更に、被転写材へ電圧を印加したり、あるいは電位を測定したりするために接触する部材は、前記導電ローラ３２ａ，３３ａである必要はなく、被転写材に安定して接触可能な導電部材であればどのような形状のものでもよい。しかし、被転写材に電圧を印加する位置や、被転写材との接触面積が変動すると、表面電位センサ１３で測定される値がバラつくうえに、被転写材の搬送時にジャムを引き起こしかねない。そこで、本実施の形態４では、これらの導電ローラ３２ａ，３３ａを使用することによって、安定した電圧印加と電圧測定、及び紙ジャムの防止を実現している。また、金属ローラ３４ａを接地（アース）することにより、被転写材の内部に安定した電流のパスを設けることによって再現性の高い紙電位の測定を実現している。以上のように本発明の実施の形態４に係る画像形成装置によれば、どのような温湿度環境においても、また、どのような被転写材を用いても、最適な転写バイアスを決定して印加することができるので、高い転写効率と良好な最終画像を得ることができる。
【００７５】
以上のように、本発明においては、前記各実施の形態の画像形成装置として４連タンデム型の間接転写方式ものを例に挙げて説明したが、必ずしもこのようなものに限られず、例えば、直接転写方式のものであって構わない。直接転写方式の場合は、中間転写ベルト６として説明したベルト部材が転写ニップへ被転写材を搬送する転写搬送ベルトとなっており、この転写搬送ベルトに電位測定手段が設けられていればよい。要するに、転写バイアスを印加可能な単数又は複数の転写部材を備え、該転写部材により転写電界形成対象物に転写バイアスを印加して像担持体から被転写体へ画像を転写する直接又は間接転写方式の転写装置を備えた画像形成装置であれば本発明を適用することができる。
【００７６】
また、露光装置、画像形成部、被転写材供給部、定着部、制御手段、記録手段などは、あくまでも一例を示したものであって、他の周知の装置・手段などの構成を採用することができる。その場合でも、前記課題に対して同様の効果を奏することは明らかである。なお、図面で示した各構成部材の形状や構造等も、あくまでも好ましい一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。
【図２】同上の導電性ブラシの概略構成を示す構成説明図である。
【図３】同上の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。
【図４】同上の異なる３種類の体積抵抗率を示す中間転写ベルトの測定電位の時系列変化を表したグラフである。
【図５】（Ａ）は、最適転写バイアスと中間転写ベルトの表面抵抗率との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、最適転写バイアスと中間転写ベルトの測定電位との関係を示すグラフである。
【図６】（Ａ）は、印加電圧及び中間転写ベルトの測定電位と経過時間の関係を示すグラフ、  （Ｂ）は、中間転写ベルトの測定電位と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図７】所定の経過時間毎に転写部材で印加する電圧を変化させる場合の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。
【図９】同上の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す構成説明図である。
【図１２】同上の画像形成装置の搬送ローラ対の一例を示す斜視図である。
【図１３】同上の画像形成装置のレジストローラ対の一例を示す斜視図である。
【図１４】同上の最適転写バイアス決定プロセスを示すフローチャートである。
【図１５】（Ａ）は、最適転写バイアスと被転写材の表面抵抗率との関係を示すグラフである。  （Ｂ）は、最適転写バイアスと被転写材の測定電位との関係を示すグラフである。
【図１６】３種類の被転写材の電位の時間推移を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ          感光体ドラム（潜像担持体、被転写体）
２０                            駆動ローラ（導電体）
２２                            対向ローラ（転写部材）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ          帯電ローラ（帯電手段）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ          現像器（現像手段）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ          １次転写ローラ（転写部材）
６                              中間転写ベルト（ベルト部材、被転写体）
７                              ２次転写ローラ（転写部材）
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  電源（定圧電源）
１１                            導電性ブラシ（導電体、電位測定手段）
１３                            表面電位センサ（電位測定手段）
１６，１７                      導電性ブラシ（電圧印加部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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